Ekstrüzyon Üflemeli Film Kalıplama Prosesi ve Kontrolü

 

 

Farklı tip ve özelliklerde plastik filmler üretmek için uygun ekstruder, şişirme kalıp kafası ve yardımcı ekipmanın seçilmesinin yanı sıra, uygun kalıplama yöntemlerinin ve proses koşullarının da seçilmesi gerekir. Ancak bu şekilde operasyonlar sorunsuz bir şekilde yürütülebilir ve yüksek-kaliteli filmler sağlanabilir.

 

 

Film çekiş yönüne bağlı olarak, şişirilmiş filmlerin üretimi üç türe ayrılabilir: düz ekstrüzyon düz üfleme, düz ekstrüzyon yukarı doğru üfleme ve düz ekstrüzyon aşağı doğru üfleme; düz ekstrüzyon yukarı doğru üfleme en yaygın olanıdır.

 

1. Düz Ekstrüzyon Düz Şişirme Yöntemi

Düz ekstrüzyon düz üfleme yönteminin işlem akışı Şekil 1-15'te gösterilmektedir. Bu yöntemde düz bir kalıp kafası kullanılır ve hem kalıp kafası hem de yardımcı ekipman nispeten basit yapılara sahiptir, bu da ekipmanın kurulumunu ve çalışmasını kolaylaştırır. Ancak ekstruder büyük bir yer kaplar. Sıcak havanın yukarıya doğru ve soğuk havanın aşağıya doğru akışı nedeniyle film balonunun üst kısmının soğuması alt kısma göre daha yavaştır. Plastiğin yoğunluğu yüksek olduğunda veya kabarcık çapı büyük olduğunda, kabarcık sarkma eğilimi gösterir, bu da zayıf film kalınlığı homojenliğine ve ayarlama zorluğuna neden olur. Tipik olarak bu yöntem, genişliği 600 mm veya daha az olan PE ve PVC şişirilmiş filmlerin kalıplanması için uygundur.

 

 

2. Düz Ekstrüzyon Yukarı Üfleme Yöntemi

Düz ekstrüzyon yukarıya doğru üfleme yönteminin işlem akışı Şekil 1-16'da gösterilmektedir. Bu yöntemde, malzeme boşaltma yönünün ekstrüder tamburundaki akış yönüne dik olduğu dik açılı bir kalıp kafası kullanılır. Ekstrüzyona tabi tutulan tüp dikey olarak yukarıya doğru çekilir, şişirilir, preslenir ve çekiş silindirine beslenir. Bu yöntemin temel avantajı, kabarcığın tamamının soğutulmuş, sert üst segment tarafından desteklenmesi ve böylece stabil film çekişinin sağlanmasıdır. Çok çeşitli kalınlık ve genişliklerde (örn. 10 m'yi aşan çaplar) filmler üretebilir. Ek olarak, ekstruder zemine monte edilir, herhangi bir çalışma platformu gerektirmez, bu da az yer kaplayarak çalışmayı kolaylaştırır ve nispeten eşit kalınlıkta geniş bir film kalınlığı aralığına izin verir. Başlıca dezavantajları, baloncuğun etrafındaki sıcak havanın yükselmesi, soğuk havanın ise soğuması için elverişsiz olmasıdır; kalıp kafasındaki 90 derecelik eğim, malzeme akış direncini arttırır ve potansiyel olarak bükümde malzemenin ayrışmasına neden olur; ve fabrika yüksekliği daha büyük olmalıdır. Ayrıca kalıp kafası ve yardımcı ekipmanlar karmaşık yapılara sahiptir.

 

 

3. Düz Ekstrüzyon Aşağıya Üfleme Yöntemi

Düz ekstrüzyonlu aşağı doğru üfleme yönteminde de dik-açılı bir kalıp kafası kullanılır, ancak tüp Şekil 1-17'de gösterildiği gibi dikey olarak aşağı doğru çekilir. Baloncuğun çekiş yönü, kalıp kafasından gelen sıcak hava akışının tersidir ve baloncuğun soğumasını kolaylaştırır. Ek olarak, kabarcığı doğrudan soğutmak için bir su ceketi kullanılabilir, bu da üretim verimliliğini ve film şeffaflığını önemli ölçüde artırır. Bu yöntem iyi soğutma etkileri sunar ve film, yerçekimi ile çekiş silindirinin içine doğru çekilir, bu da onu yukarıya doğru üfleme yönteminden daha kullanışlı hale getirir. Aynı zamanda daha yüksek üretim hattı hızlarına ve daha yüksek çıktıya olanak tanır. Ancak kabarcığın tamamı katılaşmamış plastik bölüm tarafından destekleniyor, bu da özellikle yüksek yoğunluklu plastikler için daha kalın filmler üretirken veya yüksek çekiş hızlarında kırılmaya yatkın hale getiriyor. Ekstruderin yüksek bir çalışma platformuna kurulması gerekir, bu da kurulum maliyetlerini ve operasyonel zorlukları artırır. Su ceketi ile hızlı soğutma nedeniyle bu yöntem, düşük erime viskozitesine ve yüksek kristalliğe sahip reçineler (örneğin, PP reçinesi) için uygundur ve oldukça şeffaf ambalaj filmleri üretmek için kullanılabilir.

 

 

Üflemeli film üretim yöntemleri arasında düz ekstrüzyon yukarıya doğru üfleme yöntemi en yaygın kullanılanıdır. Aşağıda bu yöntemin üretim işlemleri Şekil 1-18'de gösterildiği gibi açıklanmaktadır.

 

 

1. Isıtma: Ekstruder ve kalıp kafasını ısıtıcılar kullanarak istenilen sıcaklığa ısıtın ve sıcaklığı bir süre koruyun.

2. Besleme ve Ekstrüzyon: Ekstruder ve kalıp kafası yalıtım gereksinimlerini karşıladıktan sonra, ekstruderi başlatın ve hazneye az miktarda plastik (toz veya pelet) ekleyin. Başlangıçta vida düşük hızda döner. Erimiş malzeme kalıp kafasından geçtikten ve bir kabarcık halinde şişirildikten sonra, vida hızını kademeli olarak artırın, hazneyi doldurun ve kabarcığın etrafındaki ekstrüzyon hacminin eşit olup olmadığını gözlemleyin. Kabarcık eğriyse veya kalınlığı eşit değilse çevre sıcaklığını ve boşluk genişliğini ayarlayın. Daha hızlı deşarj olan alanlar için sıcaklığı düşürün ve vidaları sıkın; tersine sıcaklığı artırın ve vidaları gevşetin.

3. Kaldırma: Kalıp kafasından çıkan erimiş malzemeyi toplayın, kaldırın ve yapışmayı önlemek için az miktarda hava verin.

4. Besleme Silindirleri: Kaldırılan kabarcığı, kabarcığı katlanmış bir film halinde bastıran kıstırma silindirlerine besleyin. Film daha sonra kılavuz silindirler aracılığıyla sarma cihazına yönlendirilir.

5.Enflasyon: Balonu silindirlere besledikten sonra, havayla şişirin ve filmin kat genişliğinin ve kalınlığının gereksinimleri karşıladığından emin olmak için çekiş hızını ve{0}şişme oranını-ayarlayın. Kabarcıktaki hava kıstırma silindirleri tarafından kapatıldığı için, kabarcık içinde sabit basıncı koruyarak neredeyse hiç kaçmaz.

6.Ayar: Film kalınlığı toleransı, kalıp boşluğu, soğutma halkası konumu, hava hacmi ve çekiş hızı ayarlanarak düzeltilebilir. Film genişliği toleransı esas olarak şişirme boyutunun kontrol edilmesiyle ayarlanır.

 

 

1. Kalıplama Sıcaklığı

Üflemeli film prosesinde sıcaklık kontrolü kritik öneme sahiptir ve ürün kalitesini doğrudan etkiler. PVC gibi ısıya- duyarlı plastikler için hassas sıcaklık kontrolü önemlidir ve ısıtma sıcaklığı ile süresinin doğru şekilde koordine edilmesi çok önemlidir.

İşleme sıcaklığı, akış durumunda optimum erime viskozitesini elde edecek şekilde ayarlanarak kaliteli ürünler sağlanır. Farklı hammaddeler farklı sıcaklıklar gerektirir; aynı malzeme için farklı film kalınlıkları farklı işlem sıcaklıkları gerektirir; ve aynı malzeme ve kalınlık için bile farklı ekstrüderler farklı sıcaklıklar gerektirebilir. Daha ince filmler daha iyi erime akışkanlığı gerektirir; dolayısıyla aynı malzeme için 20 μm'lik bir film, 80 μm'lik bir filmden çok daha yüksek bir ısıtma sıcaklığı gerektirir.

 

Sıcaklık kontrolü iki yönteme ayrılabilir: biri besleme bölümünden kalıba sıcaklığı kademeli olarak artırırken diğeri besleme bölümünün sıcaklığını düşük tutar, sıkıştırma bölümündeki sıcaklığı keskin bir şekilde artırır (malzemenin optimum plastikleştirme sıcaklığında kontrol edilir) ve erimiş durumu korumak için ölçüm bölümünde sıcaklığı azaltır. Kalıp sıcaklığı, malzemeyi akıcı bir durumda tutmalıdır ve vidanın uzunluk-/çap oranına bağlı olarak namlunun uç sıcaklığıyla aynı veya 10–20 derece daha düşük olabilir.

 

PVC gibi ısıya- duyarlı plastikler için, tamburda aşırı ısınmayı ve ayrışmayı önlemek amacıyla tambur sıcaklığı, kalıp kafası sıcaklığından daha düşük olmalıdır. Aşırı ısınmaya daha az eğilimli olan PE ve PP gibi plastikler için kalıp kafası sıcaklığı namlu sıcaklığından daha düşük olabilir, bu da kabarcık soğumasına ve stabilizasyonuna yardımcı olur, böylece film kalitesi artar.

 

Sıcaklık kontrolü karmaşıktır ve ısıtma sıcaklıklarını optimize etmek için malzeme özelliklerinin ve işleme koşullarının kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını gerektirir. Yaygın olarak kullanılan şişirilmiş filmler için ekstrüzyon sıcaklığı kontrol aralıkları Tablo 1-5'te gösterilmektedir.

 

Tablo 1-5 Yaygın Olarak Kullanılan Üflemeli Filmler için Ekstrüzyon Sıcaklığı Kontrol Aralıkları

 

Film Türü			Namlu Sıcaklığı / derece		Konektör Sıcaklığı / derece		Kalıp Kafası Sıcaklığı / derece
PVC (Toz)	Yüksek-Hızlı Üfleme	160 - 175 170 - 185		170 - 180 180 - 190		185 - 190 190 - 195
PE PP			130 - 160 190 - 250		160 - 170 240 - 250		150 - 160 230 - 240
Kompozit Film	PE PP	120 - 170 180 - 210		210 - 220 210 - 220		200 200

Namlu ve kalıp kafasının ısıtma sıcaklıkları kalıplama ve film özelliklerini önemli ölçüde etkiler. Aşırı yüksek sıcaklıklar filmi kırılgan hale getirebilir, özellikle uzunlamasına gerilme mukavemetini azaltabilir. Yüksek sıcaklıklar ayrıca baloncukta periyodik enine titreşim dalgalarına neden olabilir. Sıcaklık çok düşükse, reçine tamamen karıştırılamayabilir ve plastikleşemeyebilir, bu da düzensiz malzeme akışına neden olarak düzgün esnemeyi, parlaklığı ve şeffaflığı etkileyebilir. Düşük işlem sıcaklıkları, kristal noktaların etrafında daha ince bir film bulunan, yıllık halka-benzeri desenlerle çevrelenen kristal noktaların bulunduğu film yüzeyinde "balık gözlerine" de neden olabilir. Ek olarak, düşük sıcaklıklar filmin kopma uzamasını ve darbe dayanımını azaltır.

 

2. Şişirme-Oranı

Şişirme oranı-yalnızca filmin kat genişliğini belirlemekle kalmaz, aynı zamanda çeşitli film özelliklerini de etkiler. Bu nedenle, şişirme oranının-seçilmesinde hem katlama genişliği hem de performans dikkate alınmalıdır. Şişirme oranı aynı zamanda plastiğin özellikleriyle de (örneğin, moleküler ağırlık, kristallik, erime gerilimi) sınırlıdır. Tablo 1-6'da referans amacıyla farklı film türleri ve uygulamaları için en uygun şişirme oranı aralıkları listelenmektedir.

 

Tablo 1-6 Çeşitli Filmler İçin Optimum Şişirme Oranı Aralıkları

Film Türü	PVC	AYPE	LAYPE	HDPE(Ultra-İnce)	PP	PA	Shrink Film, Streç Film, Streç Film
Şişirme-Oranı	2.0~3.0	2.0~3.0	1.5~2.0	3.0~5.0	0.9~1.5	1.0~1.5	2.0~5.0

 

Daha büyük bir şişirme oranı filmin optik özelliklerini iyileştirir çünkü erimiş reçinedeki düzensiz malzeme akışı uzunlamasına ve enlemesine uzanarak filmi daha pürüzsüz hale getirebilir. Şişirme oranının arttırılması aynı zamanda darbe mukavemetini, enine gerilme mukavemetini ve enine yırtılma mukavemetini de arttırırken, boylamasına gerilme mukavemeti ve yırtılma mukavemeti nispeten azalır. Şişirme oranı 3'ü aştığında her iki yönlü yırtılma mukavemeti de stabil hale gelir. Şişirme oranı arttıkça boyuna uzama azalır, enine uzama ise nispeten sabit kalır ve yalnızca kalıbın halka şeklindeki boşluğu genişlediğinde artar.

 

3. Çekiş Oranı

Çekiş hızı arttığında (daha büyük çekiş oranı), kalıptan düzensiz malzeme akışı soğumadan ve katılaşmadan önce tamamen rahatlayamaz, bu da zayıf optik özelliklere neden olur. Ekstrüzyon oranının arttırılması bile film şeffaflığının azalmasını engelleyemez. Sabit bir ekstrüzyon hızında, çekiş oranının arttırılması boyuna ve enine mukavemet dengesini bozar, enine mukavemeti azaltırken boyuna mukavemeti artırır.

 

Şişirme oranı ve çekiş oranı sırasıyla enine genişlemenin ve boylamsal gerilmenin katlarını temsil eder. Her ikisi de arttırılırsa, kat genişliği artarken film kalınlığı azalır veya bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle, şişirme oranı ve çekiş oranı, filmin nihai boyutlarını ve özelliklerini belirleyen kritik parametrelerdir.

 

4. Film Soğutma

Üflemeli film üretiminde soğutma kritik öneme sahiptir ve soğutma derecesi ürün kalitesini önemli ölçüde etkiler. Baloncuğun kalıptan çekiş silindirlerine seyahat süresi genellikle 1 dakikanın üzerindedir (2,5 dakikayı geçemez). Bu kısa süre içinde baloncuğun soğutulması ve katılaştırılması gerekir; aksi takdirde kabarcık, çekme silindirlerinin basıncı altında birbirine yapışarak film kalitesini etkileyebilir.

 

Üfleme sırasındaki soğuma hızı, Şekil 1-19'da gösterildiği gibi kabarcık şeklini etkiler. Şekil 1-19a, daha yavaş soğuma hızına sahip kabarcık şeklini göstermektedir. Gerçek üretimde bu şekil, soğutma halkası daha aşağıya yerleştirildiğinde, hava hacmi küçük olduğunda ve soğutma halkasındaki hava sıcaklığı çok düşük olmadığında oluşur. Şekil 1-19b, film kalıp kafasından çıktıktan hemen sonra soğutulduğunda oluşan kabarcık şeklini göstermektedir. Gerçek üretimde bu şekil, soğutma halkası düşük, hava hacmi büyük ve hava sıcaklığı çok düşük olduğunda oluşur. Şekil 1-19c, film kalıp kafasından belirli bir mesafede hızla soğutulduğunda oluşan kabarcık şeklini göstermektedir. Gerçek üretimde bu şekil, soğutma halkası daha yükseğe yerleştirildiğinde, hava hacmi büyük olduğunda ve hava sıcaklığı çok düşük olduğunda oluşur.

 

 

 

Üflemeli film üretiminde yaygın anormal olaylar, nedenleri ve çözümleri Tablo 1-7'de listelenmiştir.

Tablo 1-7 Üflemeli Film Üretiminde Yaygın Anormal Olaylar, Nedenleri ve Çözümleri

 

Anormal Olay	Nedenler	Çözümler
Zor Film Çekişi	1. Kalıp kafası sıcaklığı çok yüksek veya çok düşük 2. Bir tarafta büyük kalınlık değişimi 3. Birçok yanık lekesi bulunan kirli ham madde	1. Kalıp kafası sıcaklığını ayarlayın 2. Tekdüzelik için film kalınlığını ayarlayın 3. Hammaddeyi değiştirin, pafta kafasını ve vidayı temizleyin
Film Kırılması	1. Kalıp kafası sıcaklığı çok yüksek veya çok düşük 2. Eriyikteki yabancı maddeler veya ayrışmış malzeme 3. Filtre veya kalıp tıkalı 4. Aşırı çekiş hızı 5. Eşit olmayan film kalınlığı veya aşırı -şişme oranı	1. Kalıp kafası sıcaklığını ayarlayın 2. Kalıbı temizleyin veya reçineyi değiştirin 3. Filtreyi değiştirin, kalıbı temizleyin 4. Çekiş hızını azaltın 5. Film kalınlığını ayarlayın, şişirme oranını- azaltın
Çarpık Kabarcık	1. Makine gövdesi veya kalıp sıcaklığı çok yüksek 2. Konektör sıcaklığı çok yüksek 3. Düzensiz film kalınlığı	1. Makine gövdesi veya kalıp sıcaklığını düşürün 2. Konektör sıcaklığını düşürün 3. Film kalınlığını eşit olacak şekilde ayarlayın
Düzensiz Film Kalınlığı	1. Düzensiz kalıp boşluğu 2. Çekirdek kalıp deformasyonu 3. Eşit olmayan kalıp kafası sıcaklığı 4. Aşırı-şişme oranı 5. Düzensiz soğutma 6. Kararsız basınçlı hava	1. Kalıp boşluğunu ayarlayın 2. Maça kalıbını değiştirin 3. Kalıp kafası ısıtma halkasını inceleyin 4. Şişme oranını- azaltın 5. Eşitlik sağlamak için soğutma havası hacmini ayarlayın 6. Hava kompresörünü inceleyin
Film Kırışma	1. Eşit olmayan film kalınlığı, ince bölgelerdeki kırışıklıklar 2. Yetersiz veya düzensiz soğutma 3. Balıksırtı plakasının veya çekiş silindirlerinin pafta kafasıyla yanlış hizalanması 4. Aşırı balıksırtı plaka açısı 5. Düzensiz çekiş silindiri basıncı 6. Tutarsız sarma gerilimi 7. Aşırı-şişme oranı, düzensiz kabarcık şekli 8. Çevresel hava etkisi	1. Tekdüzelik için film kalınlığını ayarlayın 2. Soğutmayı geliştirin veya üretim hızını azaltın 3. Doğru merkez çizgisi hizalaması 4. Balıksırtı plaka açısını azaltın 5. Çekiş silindirlerini ayarlayın 6. Sarma silindirlerini ayarlayın 7. Şişirme oranını- azaltın veya kalıbı değiştirin, kabarcık şeklini ayarlayın 8. Çevresel hava akışını stabilize edin
Zayıf Şeffaflık	1. Düşük plastikleştirme sıcaklığı 2. Yetersiz donma hattı yüksekliği 3. Aşırı çekiş hızı 4. Küçük-büyütme oranı	1. Kalıplama sıcaklığını artırın 2. Dondurma hattı yüksekliğini yükseltin 3. Çekiş hızını azaltın 4. Şişirme oranını-artırın
Film Yüzeyinde Çiçeklenme	1. Düşük makine gövdesi veya kalıp sıcaklığı 2. Aşırı vida hızı 3. Vida sıcaklığı çok yüksek veya çok düşük 4. Yanlış formülasyon	1. Makine gövdesi veya kalıp sıcaklığını artırın 2. Vida hızını azaltın 3. Vidalı soğutma ortamı akışını ayarlayın 4. Formülasyonu iyileştirin
Film Yüzeyinde Kirlilik veya Yanık Noktaları	1. Hammaddedeki safsızlıklar 2. Kırık filtre ekranı 3. Reçine ayrışması 4. Düzensiz karıştırma	1. Hammaddeyi elek 2. Filtre süzgecini değiştirin 3. Pafta kafasını temizleyin 4. Yoğurma ve plastikleştirme işlemini kesinlikle kontrol edin
Film Yüzeyindeki Kabarcıklar	Islak hammadde	Kuru hammadde
Filmde Delikler veya Yırtıklar	1. Hammaddedeki safsızlıklar 2. Filtre ekranı tıkanmış veya kırılmış 3. Aşırı-şişme oranı 4. Aşırı çekiş oranı 5. Bloke kalıp 6. Soğutma plakası veya silindirler üzerindeki filmi çizen yabancı cisimler	1. Hammaddeyi değiştirin 2. Filtre süzgecini temizleyin veya değiştirin 3. Şişirme oranını-ayarlayın 4. Çekiş oranını azaltın 5. Kalıbı temizleyin 6. Balıksırtı plakasını veya kılavuz silindiri yüzeylerini temizleyin
Film Yüzeyinde Filigranlar veya Bulutluluk	1. Düşük ekstruder namlu sıcaklığı 2. Düşük kalıp sıcaklığı 3. Aşırı vida hızı 4. Filtre elek delikleri çok büyük veya yetersiz katmanlar 5. Yanlış hammadde seçimi	1. Namlu sıcaklığını artırın 2. Kalıp sıcaklığını artırın 3. Vida hızını azaltın 4. Daha ince filtre ekranıyla değiştirin veya katman ekleyin 5. Uygun hammaddeyi seçin
Film Yüzeyinde Balık Gözleri veya Sert Bloklar	1. Düşük ekstruder sıcaklığı 2. Diğer reçinelerle kirlenme 3. Hammaddenin düşük erime akış hızı 4. Kötü vida plastikleştirmesi	1. Ekstrüzyon sıcaklığını artırın 2. Hammaddeyi değiştirin veya kirlenmiş reçineyi çıkarın 3. Uygun hammadde kullanın 4. Nitelikli vidayı değiştirin
Açık Dikiş Hattı İşaretleri	1. Aşırı kalıp veya konnektör sıcaklığı 2. Maça çubuğu şöntünde malzeme ayrışması	1. Kalıp veya konektör sıcaklığını düşürün 2. Çekirdek çubuğunu çıkarın ve temizleyin
Yapışkan Film (Zayıf Açılış)	1. Aşırı kalıplama sıcaklığı 2. Yetersiz soğutma 3. Aşırı çekiş hızı 4. Aşırı kıstırma silindiri basıncı 5. Yanlış formülasyon (yetersiz açıcı madde)	1. Daha düşük sıcaklık, özellikle kalıp sıcaklığı 2. Soğutmayı geliştirin 3. Çekiş hızını azaltın 4. Kıstırma silindiri basıncını ayarlayın 5. Açıcı madde dozajını artırın
Düzensiz Sargı	1. Düzensiz film kalınlığı 2. Yetersiz soğutma 3. Düzensiz balıksırtı çerçeve boşluğu 4. Çekiş silindirinin yanlış hizalanması 5. Film tüpünde hava sıkışıp kırışıklıklara neden oluyor	1. Film kalınlığını ayarlayın 2. Soğutmayı geliştirin 3. Balıksırtı çerçeve boşluğunu düzeltin 4. Eşitlik sağlamak için çekiş silindiri sıkma kuvvetini ayarlayın 5. Kırışıklıkları ortadan kaldırmak için sıkışan havayı çıkarın
Film Rulosunun Düzensiz Kenarları	1. Yetersiz sarma gerilimi kenar kaçmasına neden oluyor- 2. Kör film-kesme bıçağı 3. Tutarsız sarma gerilimi	1. Sarma gerginliğini uygun şekilde artırın 2. Yeni bıçakla değiştirin 3. Gerginlik kontrol sistemini inceleyin